Trong lĩnh vực thi công hạ tầng ngầm không đào hở (No-dig technology), công nghệ khoan kích ống và khoan hầm bằng máy TBM đang là hai phương pháp chủ lực. Tuy nhiên, mỗi dòng thiết bị lại có nguyên lý hoạt động, cấu trúc cơ khí và phạm vi ứng dụng riêng biệt.
Bài viết này sẽ phân tích chi tiết sự khác biệt giữa máy khoan kích ống ngầm thông thường và máy khoan ngầm TBM để giúp các chủ đầu tư và nhà thầu đưa ra quyết định chính xác.
1. Tổng quan về hai công nghệ
- Máy khoan kích ống ngầm thông thường (Pipe Jacking): Là phương pháp lắp đặt đường ống ngầm bằng cách sử dụng các kích thủy lực đặt tại giếng kích để đẩy từng đoạn ống đúc sẵn (bê tông, thép) từ giếng này sang giếng khác xuyên qua lòng đất. Phần đầu máy phía trước (Microtunneling machine hoặc đầu cắt cơ bản) có nhiệm vụ đào đất, sau đó đất thải được bơm ngược lên mặt đất qua hệ thống bùn nước (slurry system) hoặc trục vít.
- Máy khoan hầm ngầm TBM (Tunnel Boring Machine): Là tổ hợp thiết bị cơ khí khổng lồ chuyên dụng để đào những đường hầm có quy mô lớn (thường dùng cho hầm giao thông, hầm đường sắt, hầm thủy điện hoặc tuyến cống hộp siêu lớn). TBM vừa có chức năng cắt phá đất đá ở phía trước, vừa có cơ chế lắp ráp vỏ hầm (segments) hoặc đẩy ống ở quy mô cực lớn, đi kèm hệ thống xe phụ trợ kéo dài phía sau.
2. Tiêu chí so sánh chi tiết
| Tiêu chí so sánh | Máy khoan kích ống ngầm thông thường | Máy khoan hầm ngầm TBM (Ví dụ: Tangxing TBM) |
| Quy mô & Đường kính | Thường phục vụ cho các tuyến ống ngầm có đường kính từ nhỏ đến trung bình (phổ biến từ vài trăm mm đến khoảng dưới 2 – 3 mét). | Chuyên dụng cho các công trình hầm và tuyến ống ngầm cỡ lớn (đường kính có thể lên tới 3.5m trở lên như các dòng TBM hạng nặng). |
| Cấu trúc & Chiều dài hệ thống | Thiết bị gọn nhẹ hơn, hệ thống phụ trợ ngắn, dễ dàng lắp đặt trong các hố kích/giếng thi công kích thước vừa phải. | Tổ hợp máy móc cực kỳ đồ sộ, chiều dài tổng thể lớn (ví dụ dòng TBM chuyên dụng có tổng chiều dài lên tới 53m kèm theo chuỗi 5 xe phụ trợ). |
| Khả năng xử lý địa chất | Phù hợp với đất mềm, đất bùn, cát hoặc đá phong hóa nhẹ (tùy thuộc vào thiết kế đầu cắt của trạm kích). | Được tối ưu hóa chuyên sâu cho các điều kiện địa chất khắc nghiệt nhất: đá cứng, đá nguyên khối có cường độ cao, mài mòn lớn và áp suất nước ngầm cao. |
| Công nghệ làm kín & Áp lực | Hệ thống làm kín tiêu chuẩn, kiểm soát áp lực đất/nước ở mức vừa phải. | Ứng dụng công nghệ làm kín áp suất cao, hệ thống truyền động công suất lớn (như cấu hình động cơ đa phân đoạn) chống chịu áp lực nước ngầm sâu. |
| Hệ thống xả thải & Chống nghẽn | Dùng hệ thống bơm bùn hoặc trạm luân chuyển dung dịch khoan cơ bản. | Tích hợp bảng điều khiển trung tâm có chức năng xả nước áp lực tại đầu cắt, ngăn chặn triệt để hiện tượng đóng bánh bùn đất dẻo. |
| Ứng dụng thực tế | Lắp đặt đường ống thoát nước đô thị, cống ngầm kỹ thuật, ngầm hóa đường dây cáp đi qua khu dân cư. | Thi công hầm xuyên núi, hầm thủy điện, tuyến ống ngầm kỹ thuật siêu lớn chôn sâu, vượt sông lớn hoặc cao tốc. |
3. Ưu và nhược điểm của từng phương pháp
3.1. Máy khoan kích ống ngầm thông thường
- Ưu điểm: Chi phí đầu tư và vận hành linh hoạt hơn, thời gian chuẩn bị và thi công nhanh đối với các công trình đô thị quy mô vừa, ít chiếm diện tích mặt bằng tại giếng kích.
- Nhược điểm: Bị giới hạn về đường kính và chiều dài đẩy ống; gặp khó khăn lớn khi gặp các dải địa chất đá cứng nguyên khối hoặc áp lực nước ngầm quá cao.
3.2. Máy khoan hầm ngầm TBM (Chuyên dụng đá cứng)
- Ưu điểm: Hiệu suất phá đá cực mạnh, vận hành bền bỉ trong điều kiện chôn sâu và áp suất nước lớn, đảm bảo an toàn tuyệt đối và tiến độ ổn định cho các dự án hạ tầng trọng điểm.
- Nhược điểm: Yêu cầu vốn đầu tư ban đầu lớn, hệ thống thiết bị phức tạp đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có chuyên môn cao và mặt bằng thi công giếng chính phải đủ rộng để hạ các tổ hợp xe phụ trợ.
4. Lời khuyên lựa chọn cho nhà thầu
- Chọn máy khoan kích ống ngầm thông thường khi dự án của bạn là các công trình thoát nước đô thị, lắp đặt đường ống ngầm khu vực nội đô với địa chất tương đối ổn định (đất sét, cát pha, đất bùn) và tiết kiệm chi phí đầu tư.
- Chọn máy khoan ngầm TBM chuyên dụng (như dòng Tangxing TBM) khi công trình của bạn đòi hỏi vượt qua các tầng địa chất phức tạp chứa đá cứng, mài mòn cao, áp suất nước ngầm lớn hoặc các dự án hạ tầng ngầm quy mô lớn đòi hỏi độ bền cơ học và công suất truyền động cực cao.
Quý nhà thầu cần tư vấn chi tiết về giải pháp kỹ thuật, biện pháp thi công hầm ngầm cũng như lựa chọn thiết bị phù hợp nhất với điều kiện địa chất thực tế của dự án, vui lòng liên hệ ATI Việt Trung để tư vấn chi tiết và báo giá tốt nhất.